@phdthesis{Blachutzik2012,
  author    = {Blachutzik, J{\"o}rg O.},
  title     = {Visualisierung von Plasmamembran-Dom{\"a}nen in Arabidopsis thaliana},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-71925},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Unter Verwendung fluoreszenzmarkierter Remorine der taxonomischen Gruppe 1b wurden Nanodom{\"a}nen in Arabidopsis Plasmamembranen (PM) unter Verwendung hoch aufl{\"o}sender Laser Scanning-Systeme sichtbar gemacht. In diesen kompartimentierten Membranbereichen lagerten sich Sterol-abh{\"a}ngige Remorine aus verschiedenen Pflanzen-familien zusammen und zeigten dort Kolokalisation. Dies wurde statistisch belegt durch hohe Pearson und Spearman Korrelationskoeffizienten. Remorine konnten schließlich als pflanzliche Markerproteine f{\"u}r kompartimentierte Membranbereiche etabliert werden. Die Nanodom{\"a}nen zeigten zu keinem Zeitpunkt laterale Bewegungen in der PM und scheinen sowohl von zytoskelett{\"a}ren Strukturen als auch von Komponenten der Zellwand stabilisiert zu werden. M{\"o}glicherweise spielen transmembrane Tetraspanine sowie GPI-verankerte SKU5-Proteine eine Rolle bei der stabilen Verankerung. F{\"u}r zwei native Arabidopsis Remorine wurden posttranslationale Modifikationsstellen aufgedeckt, die der Anheftung dieser hydrophilen Proteine an die PM dienen. Weiterhin scheinen gleichartige Remorine miteinander zu interagieren. Beispielsweise waren im Zytosol lokalisierte Remorin-Mutanten bei einer gleichzeitigen Expression der entsprechenden Voll{\"a}ngenproteine erneut an der PM zu finden. F{\"u}r die Remorine wurde postuliert, dass sie mit anderen Proteinen interagieren und dabei makromolekulare Strukturen ausbilden. Den Remorinen k{\"o}nnte daher eine Aufgabe bei der molekularen Organisation pflanzlicher Membrandom{\"a}nen zukommen, indem sie ein filamentartiges Netzwerk innerhalb distinkter Dom{\"a}nen ausbilden, das m{\"o}glicherweise zur Stabilit{\"a}t und Aufrechterhaltung dieser spezialisierten Bereiche beitr{\"a}gt. Unter Einbeziehung der STED-Mikroskopie wurde eine empirische Gr{\"o}ßenverteilung von 97±4nm Durchmesser f{\"u}r PM-st{\"a}ndige Dom{\"a}nen in Arabidopsis ermittelt. Hinsichtlich der physiologischen Relevanz konnte gezeigt werden, dass die Dom{\"a}nen eine Rolle bei der ABA-vermittelten, kalziumabh{\"a}ngigen Regulation des Anionenkanals SLAH3 einnehmen. SLAH3 wird durch kalziumabh{\"a}ngige Kinasen aus der CDPK-Familie aktiviert, im Speziellen durch CPK21 und CPK23. Beide Kinasen werden durch die ABA-sensitiven Phosphatasen ABI1 und ABI2 reguliert. Die spezifisch stattfindenden Interaktionen zwischen SLAH3 und CPK21, sowie zwischen CPK21 und ABI1 waren auf Nanodom{\"a}nen beschr{\"a}nkt und wurden durch die Methodik der bimolekularen Fluoreszenzkomplementation erstmals in planta nachgewiesen, mit Remorinen der taxonomischen Gruppe 1b als etablierte Markerproteine f{\"u}r Membrandom{\"a}nen.},
  subject      = {Plasmamembran},
  language  = {de}
}
@article{JaślanDreyerLuetal.2019,
  author    = {Jaślan, Dawid and Dreyer, Ingo and Lu, Jinping and O'Malley, Ronan and Dindas, Julian and Marten, Irene and Hedrich, Rainer},
  title     = {Voltage-dependent gating of SV channel TPC1 confers vacuole excitability},
  series = {Nature Communications},
  volume    = {10},
  journal   = {Nature Communications},
  doi       = {10.1038/s41467-019-10599-x},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-202029},
  pages     = {2659},
  year      = {2019},
  abstract  = {In contrast to the plasma membrane, the vacuole membrane has not yet been associated with electrical excitation of plants. Here, we show that mesophyll vacuoles from Arabidopsis sense and control the membrane potential essentially via the K\(^+\)-permeable TPC1 and TPK channels. Electrical stimuli elicit transient depolarization of the vacuole membrane that can last for seconds. Electrical excitability is suppressed by increased vacuolar Ca\(^{2+}\) levels. In comparison to wild type, vacuoles from the fou2 mutant, harboring TPC1 channels insensitive to luminal Ca\(^{2+}\), can be excited fully by even weak electrical stimuli. The TPC1-loss-of-function mutant tpc1-2 does not respond to electrical stimulation at all, and the loss of TPK1/TPK3-mediated K\(^{+}\) transport affects the duration of TPC1-dependent membrane depolarization. In combination with mathematical modeling, these results show that the vacuolar K\(^+\)-conducting TPC1 and TPK1/TPK3 channels act in concert to provide for Ca\(^{2+}\)- and voltage-induced electrical excitability to the central organelle of plant cells.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Froehlich2000,
  author    = {Fr{\"o}hlich, Birgit Susanne},
  title     = {Wachse der Honigbiene Apis mellifera carnica Pollm.},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-1253},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2000},
  abstract  = {Um einen Beitrag zum besseren Verst{\"a}ndnis der Rolle der Bienenwachse in der Kommunikation der Honigbienen leisten zu k{\"o}nnen, wurden Wabenwachse unterschiedlichen Alters und Kutikulawachse unterschiedlicher Kasten,Geschlechter und Berufsgruppen mit Hilfe von Gaschromatographie, Massenspektroskopie und FTIR-Spektroskopie untersucht. Die chemischen Analysen zeigten mittels Diskriminantenfunktionsanalysen hochsignifikante Unterschiede in den aliphatischen Kohlenwasserstoffen zwischen Wabenwachsen unterschiedlichen Alters und Kutikulawachsen unterschiedlicher Kasten und Geschlechter. Erstmals konnte f{\"u}r ein komplexes Substanzgemisch (Bienenwachs) eine lineare Abh{\"a}ngigkeit zwischen dem Schmelzverhalten und der chemischen Zusammensetzung der Wachse nachgewiesen werden.Mit Hilfe von Verhaltensversuchen wurde der Frage nachgegangen, ob die chemischen Unterschiede f{\"u}r die Bienen {\"u}berhaupt relevant sind. Mit Hilfe der differentielle Konditionierung des R{\"u}sselreflexes wurde getestet, inwieweit Bienen die verschiedenen Wachse unterscheiden k{\"o}nnen. Eine Diskriminierung der Wachse aufgrund der aliphatischen Kohlenwasserstoffe war den Honigbienen nicht m{\"o}glich. Dies ergab einen neuen und interessanten Einblick in die Kommunikation der Honigbienen},
  subject      = {Biene},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Degenhardt2000,
  author    = {Degenhardt, Birgit},
  title     = {Wachstum und physiologisches Verhalten von Zea mays bei multiplem Streß unter besonderer Ber{\"u}cksichtigung des Wurzelsystems},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-16964},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2000},
  abstract  = {In der vorgestellten Arbeit wurden das Wachstum und das physiologische Verhalten von Zea mays auf M{\"u}llheizkraftwerk (MHKW) -Schlacke im Vergleich zu Gartenerde als Kulturmedium untersucht. Dabei stand das Wurzelsystem der Maispflanzen im Mittelpunkt des Interesses. Da feste Bodensubstrate verwendet wurden, mußten diese zu Beginn der Experimente chemisch, physikalisch und bodenbiologisch charakterisiert werden. Die Analyse der Schlacke zeigte, daß Schlacke ein multifaktorielles Streßsystem darstellt: Sie enth{\"a}lt einen hohen Gehalt an leicht l{\"o}slichen Salzen, v.a. NaCl (bis zu 220 mM in der Bodenl{\"o}sung). MHKW-Schlacke ist dagegen arm an Stickstoff und pflanzenverf{\"u}gbarem Phosphat. Der pH-Wert der Bodenl{\"o}sung von Schlacke ist stark alkalisch (pH 8.4 - 9.0). Dar{\"u}ber hinaus besitzt Schlacke einen hohen Gehalt an potentiell toxischen Schwermetallen und weist im Vergleich zum Kontrollsubstrat Gartenerde eine verdichtete Bodenstruktur mit erh{\"o}htem mechanischen Widerstand auf. Im Vergleich zu der Kontroll-Anzucht auf Gartenerde reagierten die auf Schlacke kultivierten Mais-Pflanzen mit vermindertem Wachstum: Sproß und Wurzel erreichten nur die H{\"a}lfte der L{\"a}nge der Kontrollpflanzen. Ein Vergleich der Biomassen von Sproß und Wurzel zeigte, daß das Sproßwachstum der Schlacke-Pflanzen st{\"a}rker eingeschr{\"a}nkt ist als das Wurzelwachstum, woraus ein vergr{\"o}ßertes Wurzel / Sproß-Verh{\"a}ltnis resultiert. Das Wachstum von jungen Mais-Pflanzen auf Schlacke ist jedoch nicht in dem Maß eingeschr{\"a}nkt, wie es aufgrund der hohen Salzbelastung zu erwarten w{\"a}re. In einem Vergleichsexperiment mit Mais-Pflanzen, die in einer N{\"a}hrl{\"o}sung mit Zusatz von 100 mM NaCl kultiviert wurden, war das Wachstum erheblich schlechter und in den Bl{\"a}ttern akkumulierte weitaus mehr Natrium als in Schlacke-Pflanzen. Hier wird der positive Einfluß des hohen Calciumgehaltes der Schlacke deutlich. Die Beeintr{\"a}chtigung des Wachstums von Mais bei Kultur auf Schlacke wird haupts{\"a}chlich auf Phosphatmangel zur{\"u}ckgef{\"u}hrt, da durch D{\"u}ngung eine betr{\"a}chtliche Wachstumsverbesserung erzielt werden kann. Zudem wurden keine toxischen Konzentrationen an Schwermetallen im Blattgewebe von auf Schlacke kultivierten Pflanzen gefunden. Der Photosynthese-Apparat der Schlacke-kultivierten Pflanzen war sehr leistungsf{\"a}hig: Es bestand keine Beeintr{\"a}chtigung in der Energieverf{\"u}gbarkeit (Quantenausbeute des Photosystems II) und die Lichts{\"a}ttigung der photo-synthetischen Elektronentransportrate lag sogar h{\"o}her als bei den Kontrollpflanzen. Die Bestimmung des „adenylate energy charge" best{\"a}tigte diesen Sachverhalt. Das Wurzelsystem von Zea mays auf Schlacke wies strukturelle Ver{\"a}nderungen auf. Neben der verk{\"u}rzten Wurzell{\"a}nge und dem vergr{\"o}ßerten Wurzeldurchmesser der Schlacke-Pflanzen ergaben mikroskopische Untersuchungen, daß die Wurzeln durch Kultur auf Schlacke mit einer mechanischen Verst{\"a}rkung reagieren: St{\"a}rker ausgepr{\"a}gte tangentiale Zellwandverdickungen der Endodermis im terti{\"a}ren Zustand und Zellwandmodifikationen in den radialen Zellw{\"a}nden der Rhizodermis (Phi-Verdickungen). F{\"u}r monokotyle Arten, insbesondere f{\"u}r Mais, gibt es bisher keine Beschreibung von Phi-Verdickungen in der Literatur. Gaschromatographische und massenspektrometrische Untersuchungen belegen, daß sich die Zellw{\"a}nde von auf Erde und Schlacke kultivierten Maiswurzeln im Hinblick auf den Gesamtgehalt an Lignin (endodermale Zellwandisolate) und in der Ligninzusammensetzung (hypodermale Zellwandisolate) unterscheiden: In Schlacke-kultivierten Maiswurzeln wurde ein h{\"o}herer Anteil an dem Lignin-Monomer p Hydroxyphenyl gefunden, was zu einem h{\"o}her verdichteten Lignin f{\"u}hrt (Streßlignin). Die endodermalen Zellw{\"a}nde von auf Schlacke-kulivierten Pflanzen hatten dagegen einen h{\"o}heren Gesamtlignin-Gehalt als die entsprechenden Kontrollen, was ebenfalls eine mechanische Verst{\"a}rkung der Wurzel bewirkt. In Bezug auf Suberin konnten keine Unterschiede zwischen den verschiedenen Anzuchten gefunden werden, weder in den hypodermalen noch in den endodermalen Zellwandisolaten. Die verschiedenen Streßfaktoren f{\"u}hren demnach nicht zu einer verst{\"a}rkten Impr{\"a}gnierung der Zellw{\"a}nde mit lipophilem Material. Die Zellw{\"a}nde von Mais spielen eine wichtige Rolle bei der Immobilisierung von Schwermetallen. Die Zellwandisolate von auf Erde und Schlacke kultivierten Mais-Pflanzen wiesen je nach Schwermetall-Element 43 - 100 \% des Gesamtgehaltes auf. Die absoluten Gehalte in den Zellwandisolaten von auf Schlacke angezogenen Pflanzen waren dabei h{\"o}her als die entsprechenden Werte der Kontrolle. Eine Anreicherung in den Zellw{\"a}nden wurde haupts{\"a}chlich f{\"u}r die Schwermetalle Zink, Blei, Nickel und Chrom beobachtet. Als unspezifische Streßantwort reagierten Maispflanzen auf die Kultur in Schlacke mit einer erh{\"o}hten Peroxidaseaktivit{\"a}t in der interzellul{\"a}ren Waschfl{\"u}ssigkeit. Die Peroxidaseaktivit{\"a}t des Symplastens der Wurzel unterscheidet sich zwischen den beiden Anzuchten dagegen nicht. Die Konzentration des Phytohormons Abscisins{\"a}ure (ABA) war in Bl{\"a}ttern von auf Schlacke kultivierten Pflanzen von Zea mays und Vicia faba im Vergleich zu den Kontrollpflanzen erh{\"o}ht. Dieser Anstieg ist eine Folge der erh{\"o}hten Salzbelastung der Schlacke, da die ABA-Gehalte entsprechender Bl{\"a}tter von auf gewaschener Schlacke kultivierten Pflanzen ann{\"a}hernd den Kontrollwerten entsprachen. Bei der Verteilung von ABA zwischen der Wurzel und der Bodenl{\"o}sung der umliegenden Rhizosph{\"a}re konnte das als Anionenfalle bekannte Prinzip best{\"a}tigt werden. Nach diesem Modell reichert sich ABA im alkalischten Kompartiment an (hier: Schlacke-Bodenl{\"o}sung). In den Wurzeln konnte nur in der Maiskultur auf Schlacke ein erh{\"o}hter Gehalt gefunden werden, nicht dagegen in der Vicia faba-Kultur. Dieser Unterschied liegt daran, daß Mais im Gegensatz zu Vicia faba eine exodermale Spezies ist und die Exodermis f{\"u}r ABA eine Barriere darstellt, was den ABA-Efflux in die Rhizosph{\"a}re verhindert. Im Wurzelgewebe von auf Schlacke kultivierten Maispflanzen wurde ein im Vergleich zur Kontrolle 15-facher Gehalt an wasserl{\"o}slichen, nicht proteingebundenen Sulfhydrylgruppen nachgewiesen. Diese auf Schwermetallstreß zur{\"u}ckzuf{\"u}hrende Reaktion impliziert, daß die in der Schlacke-Bodenl{\"o}sung vorhandenen Schwermetalle nicht ausreichend im Apoplasten zur{\"u}ckgehalten werden und bis in den Symplasten vordringen k{\"o}nnen.},
  subject      = {Mais},
  language  = {de}
}
@article{RoellRameshaLinketal.2021,
  author    = {R{\"o}ll, Alexander and Ramesha, Mundre N. and Link, Roman M. and Hertel, Dietrich and Schuldt, Bernhard and Patil, Shekhargouda L. and H{\"o}lscher, Dirk},
  title     = {Water availability controls the biomass increment of Melia dubia in South India},
  series = {Forests},
  volume    = {12},
  journal   = {Forests},
  number    = {12},
  issn      = {1999-4907},
  doi       = {10.3390/f12121675},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-250150},
  year      = {2021},
  abstract  = {Farmland tree cultivation is considered an important option for enhancing wood production. In South India, the native leaf-deciduous tree species Melia dubia is popular for short-rotation plantations. Across a rainfall gradient from 420 to 2170 mm year\(^{-1}\), we studied 186 farmland woodlots between one and nine years in age. The objectives were to identify the main factors controlling aboveground biomass (AGB) and growth rates. A power-law growth model predicts an average stand-level AGB of 93.8 Mg ha\(^{-1}\) for nine-year-old woodlots. The resulting average annual AGB increment over the length of the rotation cycle is 10.4 Mg ha\(^{-1}\) year\(^{-1}\), which falls within the range reported for other tropical tree plantations. When expressing the parameters of the growth model as functions of management, climate and soil variables, it explains 65\% of the variance in AGB. The results indicate that water availability is the main driver of the growth of M. dubia. Compared to the effects of water availability, the effects of soil nutrients are 26\% to 60\% smaller. We conclude that because of its high biomass accumulation rates in farm forestry, M. dubia is a promising candidate for short-rotation plantations in South India and beyond.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Jiang2004,
  author    = {Jiang, Fan},
  title     = {Water, mineral nutrient and hormone flows and exchanges in the hemiparasitic association between root hemiparasite Rhinanthus minor and the host Hordeum vulgare},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-9863},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Summary Using the facultative root hemiparasite Rhinanthus minor and Hordeum vulgare as a host, several aspects of water relations, the flows and partitioning of mineral nutrients, the flows, depositions and metabolism of abscisic acid (ABA) and zeatin type cytokinins (zeatin Z, zeatin riboside ZR, zeatin nucleotide ZN) within the host, the parasite and between host and parasite and the flows and partitioning of the transport metabolites mannitol in the parasite, and of sucrose in the host, have been studied during the study period 41 to 54 days after planting, i.e about 30 to 43 days after successful attachment of the parasite to the host. Water relations Extraction of xylem sap by the parasite from the host's roots is facilitated by considerably higher transpiration per leaf area in the parasite than in the host and by the fact that stomata of attached Rhinanthus were wide open all day and night despite extremely high ABA concentrations in the leaves. By comparison, another related root hemiparasite, Melampyrum arvense, parasitising on various grasses in the field (botanic garden), showed normal diurnal stomatal behaviour. The abnormal behaviour of Rhinanthus stomata was not due to anatomical reasons as closure could be induced by applying high external ABA concentrations. Remarkable differences have been detected between the hydraulic conductance of barley seminal roots showing relatively low values, and that of Rhinanthus the seminal root showing very high values. The latter could be related to the observed high ABA concentrations in these roots. Whole plant water uptake, transpirational losses, growth-dependent deposition and the flows of water within the plants have been measured in singly growing Rhinanthus and Hordeum plants and in the parasitic association between the two. Water uptake, deposition and transpiration in Rhinanthus were dramatically increased after attachment to the barley host; most of the water used by the parasite was extracted as xylem sap from the host, thereby scavenging 20\% of the total water taken up by the host's roots. This water uptake by the parasitised host, however, due to a parasite induced reduction in the hosts growth, was decreased by 22\% as compared to non- parasitised barley. The overall changes in growth-related water deposition in host and parasite pointed to decreased shoot and relatively favoured root growth in the host and to strongly favoured shoot growth and less strongly increased root growth only in the parasite. These changes in the host became more severe, when more than one Rhinanthus was parasitising one barley plant. Mineral nutrients relations 5 mM NO3- supply In parasitising Rhinanthus shoot growth was 12-fold, but root growth only twofold increased compared to the non-parasitising (very small) plants. On the other hand, in the Hordeum host, shoot dry matter growth was clearly reduced, by 33\% in leaf laminae and by 52\% in leaf sheaths, whereas root growth was only slightly reduced as a consequence of parasitism. Growth-dependent increments of total N and P and of K, Ca and Mg in parasitising Rhinanthus shoot were strongly increased, particularly increments of total N and P, which were 18 and 42 times, respectively, higher than in the small solitary Rhinanthus. On the other hand, increments of the above mineral nutrients in leaf sheaths of parasitised Hordeum vulgare were more strongly decreased than in leaf laminae in response to parasitic attack. Estimation of the flows of nutrients revealed that Rhinanthus withdrew from the host xylem sap about the same percentage of each nutrients: 18\% of total N, 22\% of P and 20\% of K. Within the host almost all net flows of nutrient ions were decreased due to parasitism, but retranslocation from shoot to root-as related to xylem flow-was somewhat increased for all nutrients. Quantitative information is provided to show that the substantially increased growth in the shoot of attached Rhinanthus and the observed decrease in Hordeum shoot growth after infection were related to strongly elevated supply of nitrogen and phosphorus in the parasite and to incipient deficiency of these nutrients in the parasitised host. The flows of nutrients between host and parasite are discussed in terms of low selectivity of nutrient abstraction from the host xylem by the hemiparasite Rhinanthus minor. 1 mM NO3- or 1 mM NH4+ supply Rhinanthus shoot growth as measured by dry matter increase, was 19-fold (1 mM NO3-) and 15-fold (1 mM NH4+), but root growth only twofold (1 mM NO3-) and 2.9-fold (1 mM NH4+) increased-relative to singly growing Rhinanthus-when parasitising on host barley. In the Hordeum host, shoot dry matter growth was clearly reduced, whereas root growth was only slightly affected. Growth-dependent increments of total N and P and of K, Ca and Mg in parasitising Rhinanthus shoot were strongly increased, particularly increments of total N or of P, which were 20 or 53 times (1 mM NO3-) and 18 or 51 times (1 mM NH4+) , respectively, higher than those in solitary Rhinanthus. Within the host almost all net flows of nutrient ions were decreased due to parasitism. Flows of mannitol in parasite and sucrose flows in host barley When the plants were supplied with 5 mM NO3-, the biosynthesis of mannitol in Rhinanthus shoots increased 16-fold by parasitism, resulting in a 15-fold higher mannitol flow in the phloem and a 10-fold higher deposition in the shoot. Also the backward transport of mannitol in the xylem were increased 10-fold after attachment. Lower level nitrogen supply increased the deposition of mannitol in both single and attached Rhinanthus shoot and root. No mannitol was found in barley roots even in the direct vicinity of the haustoria. This indicates there are no backward transport of xylem sap from parasite to host. Compared to unparasitised barley, the net biosynthesis and deposition of sucrose in the shoot and the phloem flow was decreased substantially when plants were supplied with 5 mM NO3- or 1 mM NO3-. No sucrose has been detected in barley xylem sap and consequently there was no indication of a sucrose transfer from the host to the parasite. A possible involvement of mannitol in the abscisic acid relations of the parasite is discussed. ABA relations When the plants were supplied with 5 mM NO3-, there were weak or no effects of parasitism on ABA flows, biosynthesis and ABA degradation in barley. However, ABA growth-dependent deposition was significantly increased in the leaf laminae (3 fold) and in leaf sheath (2.4 fold), but not in roots. Dramatic changes in ABA flows, metabolism and deposition on a per plant basis, however, have been observed in Rhinanthus. Biosynthesis in the roots was 12-fold higher after attachment resulting in 14-fold higher ABA flows in the xylem. A large portion of this ABA was metabolised, a small portion was deposited. Phloem flows of ABA were increased 13-fold after attachment. The concentrations of ABA in tissues and xylem sap were higher in attached Rhinanthus by an order of magnitude than in host tissues and xylem sap. Similar dramatic difference existed when comparing the high concentrations in the xylem sap of single Rhinanthus with unparasitised barley. As compared to 5 mM NO3-, lower NO3- or 1 mM NH4+ supply doubled the ABA concentrations in barley leaf laminae, while having only small or no significant effects in the other organs. The possible special functions of ABA for the parasite are discussed. Zeatin type cytokinins relations Parasitism decreased, in the case of zeatin (Z), the synthesis (by 57\%) in the root, xylem flows (by 56\%) and metabolism (by 71\%) in leaf laminae, however, increased the phloem flows of zeatin massively (3-fold) in host barley. The deposition of zeatin in the root of Rhinanthus and the flowing in xylem and phloem were 24, 12, 29-fold, respectively, increased after successfully attaching to the host barley. However, net biosynthesis of zeatin in Rhinanthus roots decreased by 39\% after attachment. This indicates that a large portion (70\%) of xylem flow of zeatin in attached Rhinanthus was extracted from the host. In singly growing Rhinanthus plants, the balance of zeatin deposition in the shoot was negative, i.e. zeatin was metabolised and exported back to root in the phloem. The xylem flows of zeatin riboside (ZR) in barley decreased by 39\% after infected by Rhinanthus; phloem flow, which was 117\% relative to xylem flow was less decreased (by 13\%) after infection. Deposition of ZR has not been significantly affected in the leaf laminae, in leaf sheaths and roots. After parasitising on the host barley depositions in root, xylem flow and phloem flow increased 12, 18, 88-fold respectively in Rhinanthus. A large portion (57\%) of xylem flow of ZR in attached Rhinanthus was extracted from the host. In single Rhinanthus increament of shoot zeatin riboside was negative and a substantial portion was degraded in shoot and the rest was retranslocated back to the root in the phloem. A significant depositions of Z and ZR were detected in the haustoria of the Rhinanthus/barley association. Flows and deposition of zeatin nucleotides also have been investigated. The possible physiological functions of the large quantities of Z and ZR derived from the host barley, for the improved growth and the stomatal opening in the parasitising Rhinanthus are discussed.},
  subject      = {Hemiparasit},
  language  = {en}
}
@article{KellerBrandelBeckeretal.2018,
  author    = {Keller, Alexander and Brandel, Annette and Becker, Mira C. and Balles, Rebecca and Abdelmohsen, Usama Ramadan and Ankenbrand, Markus J. and Sickel, Wiebke},
  title     = {Wild bees and their nests host Paenibacillus bacteria with functional potential of avail},
  series = {Microbiome},
  volume    = {6},
  journal   = {Microbiome},
  number    = {229},
  doi       = {10.1186/s40168-018-0614-1},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-177554},
  year      = {2018},
  abstract  = {Background: In previous studies, the gram-positive firmicute genus Paenibacillus was found with significant abundances in nests of wild solitary bees. Paenibacillus larvae is well-known for beekeepers as a severe pathogen causing the fatal honey bee disease American foulbrood, and other members of the genus are either secondary invaders of European foulbrood or considered a threat to honey bees. We thus investigated whether Paenibacillus is a common bacterium associated with various wild bees and hence poses a latent threat to honey bees visiting the same flowers. Results: We collected 202 samples from 82 individuals or nests of 13 bee species at the same location and screened each for Paenibacillus using high-throughput sequencing-based 16S metabarcoding. We then isolated the identified strain Paenibacillus MBD-MB06 from a solitary bee nest and sequenced its genome. We did find conserved toxin genes and such encoding for chitin-binding proteins, yet none specifically related to foulbrood virulence or chitinases. Phylogenomic analysis revealed a closer relationship to strains of root-associated Paenibacillus rather than strains causing foulbrood or other accompanying diseases. We found anti-microbial evidence within the genome, confirmed by experimental bioassays with strong growth inhibition of selected fungi as well as gram-positive and gram-negative bacteria. Conclusions: The isolated wild bee associate Paenibacillus MBD-MB06 is a common, but irregularly occurring part of wild bee microbiomes, present on adult body surfaces and guts and within nests especially in megachilids. It was phylogenetically and functionally distinct from harmful members causing honey bee colony diseases, although it shared few conserved proteins putatively toxic to insects that might indicate ancestral predisposition for the evolution of insect pathogens within the group. By contrast, our strain showed anti-microbial capabilities and the genome further indicates abilities for chitin-binding and biofilm-forming, suggesting it is likely a useful associate to avoid fungal penetration of the bee cuticula and a beneficial inhabitant of nests to repress fungal threats in humid and nutrient-rich environments of wild bee nests.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Raacke2007,
  author    = {Raacke, Ines Christine},
  title     = {Wirkmechanismen von Hefe-Elicitoren sowie die Rolle von Jasmonaten in Pflanze-Pathogen-Interaktionen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-22255},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Die Anwendung von Hefe (Saccharomyces cerevisiae) als Elicitor wurde bisher in Zellkulturen, ebenso in Sojabohne und Gerste beschrieben. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine m{\"o}gliche Elicitorwirkung von Hefe auf A. thaliana untersucht. Das Spr{\"u}hen mit autoklavierter B{\"a}ckerhefe f{\"u}hrte zu einem Anstieg des Phytoalexins Camalexin mit einem Maximum (54 nmol/g FG) am 5. Tag nach der Behandlung mit dem Elicitor. Bei nachfolgenden Infektionen am 5. Tag nach Hefebehandlung mit Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 wurde eine Schutzwirkung detektiert, die beim Wildtyp Col-0 zu einer 3 bis 4fachen Verringerung des Bakterienwachstums im Vergleich zur Wasserbehandlung f{\"u}hrte. Die Schutzwirkung setzte mit dem 5. Tag nach Hefebehandlung ein und hielt bis einschließlich dem 11. Tag an. Ein Schutz gegen Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 war auch systemisch in nicht mit Hefe behandelten Bl{\"a}ttern zu detektieren. Infektionen mit Botrytis cinerea 5 Tage nach Hefebehandlung f{\"u}hrten beim Wildtyp Col-0 zu Nekrosengr{\"o}ße, die nur 17 \% der Nekrosengr{\"o}ße der mit Wasser behandelten Kontrolle betrugen. Ver{\"a}nderungen in der Genexpression 48 Stunden nach Hefebehandlung wurden in einer Microarray-Analyse (in Kooperation mit der GSF Neuherberg) ermittelt. Von rund 1400 Stress-responsiven Genen konnte eine Induktion von 6 Genen nachgewiesen werden. Dabei handelte es sich um Salicyls{\"a}ure-abh{\"a}ngige Gene (Pr1, Pr2 und Pr5), Gluthation-S-Transferasen (Gst2 und Gst11) und eine UDP Glucosyltransferase. Die Erh{\"o}hung der Gene Pr1 und Pr2 deutet auf eine Aktivierung des Salicyls{\"a}ure-Weges hin. Die Induktion der anderen Gene deutet auf eine Aktivierung der Detoxifizierung hin. Gene aus dem Jasmons{\"a}ure (JA)- und Ethylen-Weg wurden nicht induziert. Reprimiert wurde das Gen Asa1, das f{\"u}r eine JA-induzierte Antranilatsynthase kodiert. In Northernblot-Analysen wurden Gene auch zu fr{\"u}heren Zeitpunkten als in der Microarray-Analyse untersucht. F{\"u}r die Untersuchung, welche Signalwege f{\"u}r die Resistenz durch Hefebehandlung verantwortlich sind, wurden verschiedene Mutanten mit den korrespondierenden Wildtypen von Arabidopsis thaliana aus dem JA-Weg (dde2, opr3 und jin1), aus dem Salicyls{\"a}ure-Weg (nahG und npr1) und aus dem Camalexin-Weg (cyp79B2/B3 und pad3) mit Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 oder Botrytis cinerea infiziert. Nach Infektionen mit Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 konnte nur in den Salicyls{\"a}ure-Mutanten keine erh{\"o}hte Hefe-vermittelte Resistenz festgestellt werden. Das deutet darauf hin, dass Salicyls{\"a}ure f{\"u}r den Schutzeffekt der Hefe gegen{\"u}ber Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 notwendig ist. Bei den getesteten Wildtypen und den Mutanten aus dem JA- und Camalexin-Weg wurden in den mit Hefe vorbehandelten Pflanzen Schutzfaktoren gegen Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 zwischen 2 und 5fach nachgewiesen. Bei Infektionen mit Botrytis cinerea wurde in allen getesteten Mutanten nach Hefebehandlung eine Schutzwirkung aufgezeigt (Schutzfaktoren von 3 bis 7). Das deutet darauf hin, dass weder JA, noch Salicyls{\"a}ure oder Camalexin f{\"u}r die Schutzwirkung gegen Botrytis cinerea verantwortlich ist. Eine direkte hemmende Wirkung der Hefe auf das Wachstum des nekrotrophen Pilzes konnte durch Wachstumsversuche auf unterschiedlichen Medien ausgeschlossen werden. In Versuchen mit den Mutanten dde2 und opr3 konnte nachgewiesen werden, dass dde2, die weder 12-Oxo-Phytodiens{\"a}ure noch JA bilden kann, gr{\"o}ßere L{\"a}sionen nach Botrytis cinerea Infektionen ausbildet als der Wildtyp. Gr{\"o}ßere L{\"a}sionen zeigte auch opr3, die 12-Oxo-Phytodiens{\"a}ure, aber keine JA bildet, die sich aber nicht signifikant vom Wildtyp unterschieden. Daraus l{\"a}sst sich schließen, dass 12-Oxo-Phytodiens{\"a}ure eine wichtige Rolle f{\"u}r die Abwehr gegen{\"u}ber dem nekrotrophen Pilz Botrytis cinerea spielt, wobei JA vermutlich zus{\"a}tzlich zur Abwehr beitr{\"a}gt. Infektionen mit Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 f{\"u}hrten bei beiden Mutanten zu einer geringeren Symptomauspr{\"a}gung als in den Wildtypen. {\"U}bereinstimmend mit den makroskopisch sichtbaren Symptomen zeigte die Mutante dde2 ein mehr als 20fach geringeres Bakterienwachstum als der Wildtyp. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass sich die Anwesenheit von 12-Oxo-Phytodiens{\"a}ure und JA im Wildtyp negativ auf die Abwehr gegen das biotrophe Pathogen Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 auswirkt. In Fusarium graminearum konnte JA nachgewiesen werden. Ob es sich bei der JA um einen Pathogenit{\"a}tsfaktor des Pilzes handelt, sollte durch Mutanten mit einem Defekt im Lipoxygenasegen untersucht werden. Infektionsversuche mit Lipoxygenase-Knockout-Mutanten und St{\"a}mmen mit komplementierter Lipoxygenase-Expression zeigten keine Unterschiede in der Symptomauspr{\"a}gung an Bl{\"u}ten und jungen Schoten von Arabidopsis thaliana im Vergleich zum Wildtyp-Pilz. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass die Lipoxygenase in Fusarium graminearum keine Rolle in der Pathogenit{\"a}t gegen{\"u}ber Arabidopsis thaliana spielt.},
  subject      = {Ackerschmalwand},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Mueller2009,
  author    = {M{\"u}ller, Stefan},
  title     = {Wirkspektrum und Signaltransduktionsmechanismus von oxidierten Lipiden in Arabidopsis thaliana},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-40013},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Die endogen in Pflanzen radikalisch gebildeten Phytoprostane regulieren in Arabidopsis thaliana eine Reihe von Genen, die an den Prozessen der Detoxifizierung und Zellproliferation beteiligt sind, w{\"a}hrend die externe Applikation dieser Oxylipine in vitro eine Akkumulation von sekund{\"a}ren Metaboliten, sogenannten Phytoalexinen, nach sich zieht. Ferner war aus vorherigen Arbeiten des Lehrstuhls f{\"u}r Pharmazeutische Biologie bekannt, dass die Vorbehandlung mit Phytoprostanen in Arabidopsis thaliana eine Schutzwirkung gegen nachfolgenden oxidativen Stress vermittelt. Neben nicht-enzymatisch gebildeten Oxylipinen akkumulieren in h{\"o}heren Pflanzen als Antwort auf einen oxidativen Stress auch enzymatisch gebildete Oxylipine wie 12-Oxophytodiens{\"a}ure (OPDA) und Jasmons{\"a}ure (JA). Als Ausgangspunkt zur systematischen Analyse der von einzelnen Phytoprostanen vermittelten Wirkspektren diente in der vorliegenden Arbeit eine Transkriptionsanalyse unter Verwendung einer mixotrophen Arabidopsis thaliana Zellkultur nach Phytoprostan-A1 (PPA1)-Behandlung. In weiterf{\"u}hrenden Experimenten wurde das durch PPA1-vermittelte Genexpressionsprofil mit dem Profil von weiteren, nicht-enzymatischen sowie dem durch die enzymatisch gebildeten Oxylipine OPDA bzw. JA hervorgerufenen Genexpressionsprofil verglichen. Die Vergleiche zeigten signifikante {\"U}bereinstimmungen, aber auch deutliche Unterschiede im Wirkprofil einzelner enzymatischer bzw. nicht-enzymatischer Oxylipine. Das Wirkungsspektrum der radikalisch gebildeten PPA1 {\"u}berschneidet sich zu 40 Prozent mit dem der enzymatisch gebildeten OPDA, jedoch nur zu sieben Prozent mit dem Wirkspektrum der ebenfalls enzymatisch gebildeten JA. Diese Beobachtung ließ einen {\"u}ber strukturelle Merkmale vermittelten Signalmechanismus vermuten, da die chemischen Strukturen von PPA1 und OPDA, nicht jedoch PPA1 und JA, verwandt sind. Zur {\"U}berpr{\"u}fung der vorstehenden Hypothese wurden die Promotorbereiche der durch PPA1 mehr als dreifach induzierten Gene bioinformatisch auf h{\"a}ufig vorhandene Sequenzmotive untersucht. Es zeigte sich, dass etwa die H{\"a}lfte der Promotorbereiche der durch PPA1 induzierten Gene ein Bindungsmotiv f{\"u}r TGA-Transkriptionsfaktoren enth{\"a}lt. Nachfolgende Transkriptomanalysen in der TGA-Dreifach knockout Arabidopsis thaliana Mutante tga2tga5tga6 zeigten, dass 60 Prozent der PPA1- bzw. 30 Prozent der ODPA-vermittelten Genexpression durch die TGA-Transkriptionsfaktoren TGA2, TGA5 und TGA6 vermittelt werden. Neben {\"u}bereinstimmenden Wirkungen von PPA1 und OPDA in der Genexpression sind in der Literatur {\"u}berschneidende Wirkungen von OPDA und JA bez{\"u}glich einer Wurzelwachstumshemmung in Arabidopsis thaliana beschrieben. In Experimenten zur Untersuchung des Wurzelwachstums resultierte die exogene Applikation von JA bzw. OPDA auf Arabidopsis thaliana Samen in einer Hemmung des Wurzelwachstums um 63 bzw. 72 Prozent. Dagegen vermittelte PPA1 nur eine Hemmung um 50 Prozent. Die vorstehend beschriebenen Wirkungen verschiedener Phytoprostane belegen ein umfassendes Wirkspektrum dieser heterogenen Substanzklasse. Neben den in vorliegender Arbeit im Vordergrund stehenden Phytoprostan-vermittelten Stressreaktionen sind eine Reihe physiologischer Prozesse, darunter das Wurzelwachstum, zumindest teilweise durch Phytoprostane reguliert. Ferner konnte in der der vorliegenden Arbeit erstmalig gezeigt werden, dass mindestens zwei der durch Phytoprostane induzierten Gene Proteine kodieren, die effizient die Metabolisierung von Phytoprostanen fordern, um oxidativen Sch{\"a}den vorzubeugen. Vermittelt werden die Phytoprostan- Wirkungen unter anderem durch die TGA-Transkriptionsfaktoren TGA2, TGA5 und TGA6, welche zur Expression von Detoxifizierungs- und Stressgenen f{\"u}hren.},
  subject      = {Oxylipine},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Lind2016,
  author    = {Lind, Christof Martin},
  title     = {W{\"a}hrend der Evolution von Landpflanzen geriet der Anionenkanal SLAC1 unter die Kontrolle des ABA-Signalwegs},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-141669},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Die ersten Landpflanzen standen vor der Herausforderung sich mit der wechselnden Verf{\"u}gbarkeit von Wasser an Land arrangieren zu m{\"u}ssen. Daraus ergab sich die Notwendigkeit den Wasserverlust zu minimieren und dennoch ausreichend CO2 f{\"u}r die Photosynthese aufzunehmen (Raven, 2002). Im Laufe der Evolution der Pflanzen entstanden mehrere Anpassungen an diese neuen Gegebenheiten, die schließlich auch zur Entstehung von regulierbaren {\"O}ffnungen, den Stomata, in der Blattepidermis f{\"u}hrte. Zwei Schließzellen umschließen das Stoma und regulieren {\"u}ber die Aufnahme oder Abgabe von osmotisch-aktiven Teilchen ihren Turgordruck und damit die {\"O}ffnungsweite des Stomas. Das Kation Kalium und die Anionen Chlorid und Nitrat repr{\"a}sentieren die Hauptosmotika, die je nach Bedarf durch Transportproteine {\"u}ber die Plasmamembran der Schließzellen geschleust werden. In den Samenpflanzen wie zum Beispiel der Modellpflanze Arabidopsis thaliana, ist der Signalweg in Schließzellen, der bei Trockenheit zu einem schnellen Schluss des Stomas f{\"u}hrt bereits sehr gut untersucht. Bei Wassermangel synthetisiert die Pflanze das Trockenstresshormon ABA (Abscisins{\"a}ure). Das Hormon wird durch ABA-Rezeptoren erkannt und resultiert schließlich in der Aktivit{\"a}t der Proteinkinase OST1. Daraufhin reguliert diese Kinase zum einen die Transkription ABA-abh{\"a}ngiger Gene, die der Pflanze eine langfristige Adaptation an Trockenheit und Austrocknungstoleranz verleiht. Zum anderen, phosphoryliert OST1 den Anionenkanal SLAC1 und aktiviert ihn so. Die Aktivit{\"a}t des Kanals initiiert schließlich den Stomaschluss durch einen Ausstrom von Anionen aus den Schließzellen, der mit einer Depolarisation der Schließzellmembran einhergeht. Der ABA-Signalweg, der zur transkriptionellen Regulation von Genen und der damit verbunden Trockentoleranz f{\"u}hrt ist ein sehr stark konservierter und evolutiv sehr alter Signalweg, der in allen Geweben von Pflanzen bei Trockenheit beschritten wird. Der schnelle ABA-Signalweg, der die Aktivit{\"a}t der SLAC1 Anionenkan{\"a}le reguliert, ist auf Schließzellen begrenzt. Da sich Schließzellen aber erst sp{\"a}t in der Evolution von Landpflanzen etablierten, erhob sich die Frage, wann in der Evolution geriet SLAC1 unter die Kontrolle das ABA-Signalwegs? Geht diese Regulation von SLAC1 mit der Entstehung von Schließzellen einher oder bestand dieser Regulationsmechanismus bereits in Pflanzen, die keine Schließzellen besitzen. Zur Beantwortung dieser Frage untersuchte ich die einzelnen Komponenten des Signalwegs und ihre Beziehungen zu einander im heterologen Expressionssystem der Xenopus laevis Oozyten. Im Laufe dieser Arbeit wurden Schl{\"u}sselelemente des ABA-Signalwegs aus sechs verschiedenen Versuchspflanzen kloniert und in Oozyten charakterisiert. F{\"u}r die Untersuchung der Evolution des schnellen ABA-Signalwegs wurden die sechs Versuchspflanzen aus je einem rezenten Vertreter der Gr{\"u}nalgen (Klebsormidium nitens), der Lebermoose (Marchantia polymorpha), der Laubmoose (Physcomitrella patens), der Lycophyten (Selaginella moellendorffii) und der Farne (Ceratopteris richardii) ausgew{\"a}hlt und mit der Samenpflanze Arabidopsis thaliana verglichen. Die sechs Pflanzengruppen spalteten sich an unterschiedlichen Zeitpunkten im Laufe der pflanzlichen Evolution von der Entwicklung der restlichen Pflanzen ab und erlauben so einen bestm{\"o}glichen Einblick in den jeweiligen Entwicklungsstand der Landpflanzen w{\"a}hrend der Entstehung der einzelnen Pflanzenfamilien. Obwohl sich die ersten Stomata erst in den Laubmoosen entwickelten, besitzen schon die Gr{\"u}nalgen OST1-Kinasen und SLAC1-Kan{\"a}le. Interessanterweise konnte wir zeigen, dass schon die fr{\"u}hen OST1-Kinasen aus Algen und Moosen dazu in der Lage sind, in den h{\"o}her entwickelten Samenpflanzen die Rolle in der Regulation der ABA-abh{\"a}ngigen Expression von Genen zu {\"u}bernehmen. Außerdem zeigte sich im Laufe meiner biophysikalischen Untersuchungen, dass alle dreizehn getesteten OST1-Kinasen aus den sechs unterschiedlichen Versuchspflanzenarten in Lage sind, den Anionenkanal SLAC1 aus Arabidopsis in Xenopus Oozyten zu aktivieren. Diese Austauschbarkeit von den AtSLAC1-aktivierenden Kinasen deutet auf eine sehr starke Konservierung der Struktur und Funktion von OST1 hin. Anders verhielt es sich bei der funktionellen Analyse der Anionenkan{\"a}le aus den verschiedenen Versuchspflanzen: Hier bildete nur der evolution{\"a}r gesehen j{\"u}ngsten SLAC-Kanal AtSLAC1 aus Arabidopsis ein funktionelles P{\"a}rchen mit OST1. Die SLAC1 Kan{\"a}le aus der Gr{\"u}nalge, dem Lebermoos, den Lycophyten und dem Farn blieben ohne messbare Aktivit{\"a}t bei einer Co-expression mit den verschiedenen OST1 Kinasen. Nur beim Laubmoos (Physcomitrella patens) konnte noch ein funktionelles Kinase-Anionenkanal P{\"a}rchen gefunden werden. Struktur-Funktionsuntersuchungen erlaubten mir schließlich zu zeigen, dass bestimmte funktionelle Dom{\"a}nen sowohl im N-terminus als auch im C-terminus von SLAC1 erforderlich sind, um eine Aktivierung des Kanals durch OST1 Kinasen sicherzustellen.},
  subject      = {Evolution},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Eckert2000,
  author    = {Eckert, Martin},
  title     = {Zur Regulation und Expression von Aquaporinen unter Ber{\"u}cksichtigung des pflanzlichen Wasserhaushaltes},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-1114},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2000},
  abstract  = {Die Methodik und Technik der Gaswechselmessung von Pflanzen wurde f{\"u}r den Modellorganismus Arabidopsis thaliana optimiert und f{\"u}r Untersuchungen zur Beteiligung des Aquaporins PIP1b an Wassertransportvorg{\"a}ngen w{\"a}hrend der Stoma{\"o}ffnung verwendet. Die Messungen der Transpirationsraten von PIP1b-Antisense-Pflanzen ergaben keine Hinweise auf Ver{\"a}nderungen des zeitlichen Verlaufs der Stoma{\"o}ffnung. Die Wasserpermeabilit{\"a}ten von Schließzell-Plasmamembranen scheinen somit nicht von der Expression des Aquaporins PIP1b beeinflußt zu sein. - Gaswechselmessungen an Nicotiana tabacum NtAQP1-Antisense-Pflanzen zeigten eine Verringerung der Transpirationsraten im Licht und eine geringere Grundtranspiration im Dunkeln. Dies deutet auf eine Beteiligung von NtAQP1 am Wassertransport hin. - Ausgew{\"a}hlte Arabidopsis thaliana-Mutanten wurden hinsichtlich ihrer stomat{\"a}ren Antwort auf Rot- und Rot-/Blaulicht-Bestrahlung analysiert. Hierf{\"u}r wurde ein Doppelbestrahlungs-Protokoll entwickelt. Vergleiche mit den Wildtypen ergaben signifikante Unterschiede bei der Phytochrom-Mutante phyA-103, der Abscisins{\"a}ure-Mutante aba3-2 und der Auxin-resistenten Mutante axr1-3. Ferner zeigte die Mutante npq1-2 nicht die beschriebene Abweichung der stomat{\"a}ren Antwort auf Blaulicht. - Die Expressionsmuster eines PIP1b-GFP-Reportergens in transgenen Arabidopsis thaliana-Pflanzen wurden analysiert. Hohe Promotor-Aktivit{\"a}ten konnten in meristematischen Bereichen von Wurzel und Sproß, in Elementen der Leitb{\"u}ndel, in jungen Kotyledonen und in Staubbl{\"a}ttern beobachtet werden. Es zeigte sich eine enge Korrelation zwischen PIP1b-Promotoraktivit{\"a}t und Streckungswachstum. - Eine Sequenzanalyse des NtAQP1-Promotors ergab {\"U}bereinstimmungen mit spezifischen Bindungsmotiven von MYB-{\"a}hnlichen Transkriptionsfaktoren. Mit Promotor-Reportergenen konnte die Beteiligung eines dieser Sequenzmotive an der GA- und ABA-induzierten Aktivierung des NtAQP1-Promotors gezeigt werden. Zur Analyse der Phytohormon-Wirkungen auf deletierte Promotorbereiche wurde ein duales Vektorsystem entwickelt und bei der transienten Transformation von BY2-Protoplasten eingesetzt. - Die Expression eines GFP::NtAQP1-Fusionsgens in BY2-Zellen zeigte die subzellul{\"a}re Lokalisation des Aquaporins in der Zytoplasmamembran. Ferner wurde Fusionsprotein in Vesikel-{\"a}hnlichen Strukturen beobachtet.},
  subject      = {Pflanzen},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Voss2021,
  author    = {Voß, Lena Johanna},
  title     = {{\"A}nderungen der Membranspannung und der Osmolarit{\"a}t als Ausl{\"o}ser f{\"u}r Calciumsignale in Pflanzen - Studien an Schließzellen von Nicotiana tabacum und Polypodium vulgare},
  doi       = {10.25972/OPUS-21963},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-219639},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Stomata sind kleine Poren in der Blattoberfl{\"a}che, die Pflanzen eine Anpassung ihres Wasserhaushalts an sich {\"a}ndernde Umweltbedingungen erm{\"o}glichen. Die {\"O}ffnungsweite der Stomata wird durch den Turgordruck der Schließzellen bestimmt, der wiederum durch Ionenfl{\"u}sse {\"u}ber die Membranen der Zelle reguliert wird. Ein Netzwerk von Signaltransduktionswegen sorgt daf{\"u}r, dass Pflanzen die Stomabewegungen an die Umgebungsbedingungen anpassen k{\"o}nnen. Viele molekulare Komponenten dieser Signaltransduktionketten in Schließzellen von Angiospermen sind inzwischen bekannt und Calcium spielt darin als Signalmolek{\"u}l eine wichtige Rolle. Weitgehend unbekannt sind dagegen die Mechanismen, die zur Erzeugung von transienten Erh{\"o}hungen der Calciumkonzentration f{\"u}hren. Auch die molekularen Grundlagen der Regulierung der Stomaweite in Nicht-Angiospermen-Arten sind bisher nur wenig verstanden. Um zur Aufkl{\"a}rung dieser Fragestellungen beizutragen, wurden in dieser Arbeit Mechanismen zur Erh{\"o}hungen der cytosolischen Calciumkonzentration sowie elektrophysiologische Eigenschaften von Schließzellen untersucht. Der Fokus lag hierbei insbesondere auf der Visualisierung cytosolischer Calciumsignale in Schließzellen. Im ersten Teil der Arbeit wurde durch die Applikation hyperpolarisierender Spannungspulse mittels TEVC (Two Electrode Voltage Clamp) gezielt eine Erh{\"o}hung der cytosolischen Calciumkonzentration in einzelnen Schließzellen von Nicotiana tabacum ausgel{\"o}st. Um die Dynamik der cytosolischen Calciumkonzentration dabei zeitlich und r{\"a}umlich hoch aufgel{\"o}st zu visualisieren, wurde simultan zu den elektrophysiologischen Messungen ein Spinning-Disc-System f{\"u}r konfokale Aufnahmen eingesetzt. W{\"a}hrend der Applikation hyperpolarisierender Spannungspulse wurde eine transiente Vergr{\"o}ßerung des cytosolischen Volumens beobachtet. Diese l{\"a}sst sich durch einen osmotisch getriebenen Wasserfluss erkl{\"a}ren, der durch die Ver{\"a}nderung der Ionenkonzentration im Cytosol verursacht wird. Diese wiederum wird durch die spannungsabh{\"a}ngige Aktivierung einw{\"a}rtsgleichrichtender Kaliumkan{\"a}le in der Plasmamembran der Schließzellen und durch den Kompensationsstrom der eingestochenen Mikroelektrode hervorgerufen. Mit Hilfe des calciumsensitiven Farbstoffs Fura-2 konnte gezeigt werden, dass die Erh{\"o}hung der freien cytosolischen Calciumkonzentration w{\"a}hrend der Applikation hyperpolarisierender Spannungspulse durch zwei Mechanismen verursacht wird. Der erste Mechanismus ist die Aktivierung hyperpolarisationsaktivierter, calciumpermeabler Kan{\"a}le (HACCs) in der Plasmamembran, die schon 1998 von Grabov \& Blatt beschrieben wurde. Zus{\"a}tzlich zu diesem Mechanismus der Calciumfreisetzung, konnte ein zweiter bislang unbekannter Mechanismus aufgedeckt werden, bei dem Calcium aus intrazellul{\"a}ren Speichern in das Cytosol freigesetzt wird. Dieser Mechanismus h{\"a}ngt mit der oben beschriebenen Vergr{\"o}ßerung des cytosolischen Volumens zusammen und ist wahrscheinlich durch die {\"A}nderungen der mechanischen Spannung der Membran bzw. der Osmolarit{\"a}t innerhalb der Zelle bedingt. Diese k{\"o}nnten zu einer Aktivierung mechanosensitiver, calciumpermeabler Kan{\"a}le f{\"u}hren. Der zweite Teil der Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit den molekularen Grundlagen der Regulierung von Stomata in Nicht-Angiospermen. In Schließzellen von Polypodium vulgare konnten durch die Anwendung der TEVC-Technik {\"a}hnliche spannungsabh{\"a}ngige Str{\"o}me {\"u}ber die Plasmamembran gemessen werden wie in Angiospermen. Ebenso wurden durch die Applikation hyperpolarisierender Spannungspulse an Schließzellen von Polypodium und Asplenium Erh{\"o}hungen der cytosolischen Calciumkonzentration ausgel{\"o}st, die auf die Existenz spannungsabh{\"a}ngiger, calciumpermeabler Kan{\"a}le in der Plasmamembran hinweisen. Die Diffusion von Fluoreszenzfarbstoffen in die Nachbarschließzellen nach der iontophoretischen Beladung in Polypodium, Asplenium, Ceratopteris und Selaginella zeigte, dass in diesen Arten eine symplastische Verbindung zwischen benachbarten Schließzellen besteht, die an Schließzellen von Angiospermen bisher nicht beobachtet werden konnte. Anhand elektronenmikroskopischer Aufnahmen von Polypodium glycyrrhiza Schließzellen konnte gezeigt werden, dass diese Verbindung wahrscheinlich durch Plasmodesmata zwischen benachbarten Schließzellen gebildet wird. Durch die Analyse der Calciumdynamik in benachbarten Schließzellen nach hyperpolarisierenden Spannungspulsen stellte sich heraus, dass die Calciumhom{\"o}ostase trotz symplastischer Verbindung in beiden Schließzellen unabh{\"a}ngig voneinander reguliert zu werden scheint. Im Rahmen der Untersuchungen an Farnschließzellen wurde desweiteren eine Methode zur Applikation von ABA etabliert, die es erlaubt mithilfe von Mikroelektroden das Phytohormon iontophoretisch in den Apoplasten zu laden. Im Gegensatz zu den Schließzellen von Nicotiana tabacum, die auf eine so durchgef{\"u}hrte ABA-Applikation mit dem Stomaschluss reagierten, wurde in Polypodium vulgare auf diese Weise kein Stomaschluss ausgel{\"o}st. Da die ABA-Antwort der Farnstomata aber auch von anderen Faktoren wie Wachstumsbedingungen abh{\"a}ngig ist (H{\~o}rak et al., 2017), kann eine ABA-Responsivit{\"a}t in dieser Farnart trotzdem nicht vollkommen ausgeschlossen werden. Die Freisetzung von Calcium aus intrazellul{\"a}ren Speichern, wie sie in dieser Arbeit gezeigt wurde, k{\"o}nnte eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Stomaweite spielen. Zur Aufkl{\"a}rung dieser Fragestellung w{\"a}re die Identifizierung der Kan{\"a}le, die an der osmotisch/mechanisch induzierten Calciumfreisetzung aus internen Speichern beteiligt sind, von großem Interesse. Weiterf{\"u}hrende Studien an Schließzellen von Farnen k{\"o}nnten die physiologische Bedeutung der aus Angiospermen bekannten Ionenkan{\"a}le f{\"u}r die Stomabewegungen in evolution{\"a}r {\"a}lteren Landpflanzen aufkl{\"a}ren und so maßgeblich zum Verst{\"a}ndnis der Evolution der Regulierunsgmechanismen von Stomata beitragen. Außerdem stellt sich die Frage, welche Rolle die hier gezeigte symplastische Verbindung der Nachbarschließzellen durch Plasmodesmata f{\"u}r die Funktion der Stomata spielt.},
  subject      = {Schließzelle},
  language  = {de}
}